Enlaces químicos: características, tipos y ejemplos

¿Qué son los enlaces químicos?

Todo tipo de materia está formado por enlaces químicos. Los cuales se encargan de unir los átomos y formar moléculas las cuales en conjunto forman la materia.

Esta materia que puede ser agua, tierra, organismos vivos entre otras cosas, necesita de los enlaces iónicos para formarse. Por esta razón son tan importantes.

Un enlace químico es la fuerza que generara la unión entre dos átomos, sean estos iguales o distintos. Esta unión puede ser fuerte o débil dependiendo de los átomos que interaccionen entre si. Todos estos  enlaces se pueden clasificar en tres grupos principales: enlaces iónicos, enlaces covalentes y enlaces dativos como lo son los enlaces metálicos,entre otros. Para que se formen los enlaces deben darse ciertos movimientos de los electrones de los átomos, es decir, estos deben interaccionar entre si al punto de generar energías que provocan la formación del enlace químico. Estas uniones funcionan ya sea compartiendo, cediendo o aceptando electrones, sin importar el tipo de enlace que se forme. Ademas, no cualquier electrón puede formar un enlace, siempre debe ser un electrón del último nivel energético (más externo) o mejor dicho ultimo nivel de valencia.

En este artículo te explicaremos los tipos de enlaces químicos que existen, las diferencias entre cada uno y sus características.

¿Qué tipos de enlaces químicos existen?

Encontramos enlaces ionicos, covalentes, no covalente, puente hidrogeno, de van der Waals y metálicos. Estos tipos de enlaces se dan por los distintos tipos de unión que hay entre átomos. A continuación describiremos brevemente cada uno de ellos.

Enlaces iónicos

Este tipo de enlace se forma cuando se unen un metal y un no metal (es decir, un componente con poca electronegatividad con uno con mucha electronegatividad).
En la siguiente tabla periódica podemos ver cuales son los elementos metálicos y los no metálicos, pues en estos elementos nos basaremos para entender enlaces ionicos.

Ahora bien, para formar el enlace químico el electrón más externo del elemento metálico debe estar atraído por el núcleo del elemento no metálico, cediendo, de esta forma, electrones desde el elemento metálico hacia el no metálico.

De esta forma el compuesto de unión queda estable y el elemento no metálico pasa a ser anión al quedar finalmente con carga negativa (tras recibir el electrón) y el elemento metálico se vuelve cation de carga positiva (tras ceder electrones).

Dicho de forma más simple el enlace iónico es en el cual los átomos tienen la capacidad de transferir o de compartir sus electrones de valencia. Algunos ganan y otros pierden electrones para producir una configuración estable. De esta forma son posibles la formaciones de moléculas funcionales.

Podemos clasificar a los enlaces iónicos según su carga energética. Dividiendolos en cationes y aniones, es decir, en enlaces que tienen cargas positivas y enlaces que poseen cargas negativas.

Algunos ejemplos de cationes son:

• Cr3+ cromo (III).
• Mn2+ manganeso (II).
• Co2+ cobalto (II) o cobaltoso.
• Co3+ cobalto (III) o cobáltico.
• Ni2+ níquel (II) o niqueloso.
• Ni3+ níquel (III) o niquélico.
• NH4+ amonio.

Algunos ejemplos de aniones son:

• S 2- sulfuro.
• SO42- sulfato.
• NO3- nitrato.
• PO43- fosfato.
• ClO3- clorato.
• ClO4- perclorato

Los enlaces iónicos son tipos de enlaces químicos caracterizados por ceder o compartir sus electrones, lo cual en electroquímica es conocido como enlace covalente. El enlace covalente es una unión fuerte que requiere de energía para ser roto. Sin energia es imposible romper el enlace.

Algunas de sus principales propiedades son las siguientes:

• Cuando se encuentran en estado sólido su puntos de fusión es muy alto.
• Son solubles en algunos disolventes polares tales como el agua (esto dependerá del grado de polaridad de la molécula en particular).
• Tienen una baja solubilidad cuando están en contacto con disolventes apolares (entiéndase apolar como sinónimo de no polar siendo un ejemplo de solvente apolar los lípidos)
• Los enlaces iónicos se pueden dar entre elementos metales y no metales, pues es necesaria la presencia de estos dos tipos de elementos para formar el enlace.
• Se pueden encontrar en estado sólido cuando están a temperatura ambiente.
• Al  estar en estado sólido no son capaces de conducir la electricidad porque sus cargas están fijas y no dispersas como es el caso de otros enlaces quimicos.

Ejemplo de enlace iónico:

El ejemplo más común de enlace iónico  es el cloruro de sodio, más conocido como sal de mesa. Está compuesto por cloruro (cl-) y sodio (Na+).

Enlace covalente

Los enlaces covalentes son los enlaces que se forman entre dos no metales y que pueden compartir sus electrones de valencia formando una molécula de varios átomos unidos entre sí. Este tipo de unión es común en moléculas orgánicas pues son uniones fuertes y estables.

Dentro de los enlaces covalentes podemos encontrar dos tipos de enlaces químicos: los enlaces polares y no polares.

Los enlaces covalente polares se dan cuando uno de los átomos tiene mayor fuerza de atracción respecto, es decir, su núcleo suele ser mas electromagnético y por ende atrae a los electrones con fuerza. El resultado será una molécula con parte negativa y en la que la otra parte positiva, se forman dos dipolos, confiriéndole polaridad a la molécula resultante.

Los enlaces covalentes polares siempre se producen cuando el enlace se realiza entre 2 átomos diferentes (característica importante para generar diferencia de cargas). Este tipo de enlaces es mucho más soluble en agua debido a su polaridad, es decir el agua es polar y si la mezclo con una sustancia polar ésta se disolverá.

Los enlaces covalentes apolares o no polares se producen cuando ambos átomos disponen de la misma fuerza de atracción de los electrones hacia su mismo núcleo. Estos enlaces siempre se producen cuando los atomos tienen el mismo grado de electronegatividad, generando asi una molecula apolar.

Un ejemplo de molécula apolar es el aceite. Este no se disuelve en agua pues es apolar. En cambio sí se disuelve en sustancias apolares.

Además el concepto de polaridad de las moléculas es de mucha importancia ya que, en el estudio de los adhesivos, por lo general sobre superficies que contengan moléculas polares. Si se dan estas condiciones entonces el adhesivo será óptimos y favorable para lograr de forma eficiente un adhesivo duradero en el tiempo.

Enlace metálico

Los enlaces metálicos tienen este nombre porque son un tipo de union que se forma únicamente entre los átomos metalicos. Estos tipos de enlaces pueden formar estructuras sumamente compactas, sólidas y resistentes, ya que sus atomos estan muy juntos entre si, la razon de esto esque los enlaces metalicos comparten electrones de su ultimo nivel de energia o mejor dicho su ultimo nivel de valencia, formando un enlace fuerte de tipo covalente. La gran diferencia entre ambos, enlace covalente y enlace metalico, es que los enlaces covalentes se dan entre no metal y no metal y, en cambio, los enlaces metálicos se dan  entre metal y metal.

Algunas de las propiedades de los enlaces metálicos se deben muchas de las propiedades típicas de los metales, como su solidez, su dureza, e incluso su maleabilidad y ductilidad. La buena conducción del calor y de la electricidad de los metales, de hecho, se debe a la disposición tan particular de los electrones en nube alrededor de los núcleos dando aspecto geométrico delimitado, permitiendo su movilidad a lo largo y ancho del conjunto. Podemos observar un lustre comun en los metales metales, esta propiedad se debe tambien a ello, pues este tipo de enlace repele casi toda la energía lumínica que los impacta, es decir, brilla.

Los átomos que encontramos unidos mediante enlaces del tipo metálicos suelen organizarse en estructuras con forma geométrica, tales como hexagonales, cúbicas, entre otras. No toman formas  indefinidas y aleatorias, la particularidad de formar estructuras geométricas es la que les confiere sus propiedades ya antes mencionadas.

Algunos ejemplos de uniones metálicas son las que se dan entre metales iguales entre si como plata (Ag), oro (Au), cadmio (Cd), hierro (Fe), níquel (Ni), zinc (Zn), cobre (Cu), platino (Pt), aluminio (Al), galio (Ga), titanio (Ti), paladio (Pd), plomo (Pb), iridio (Ir) o cobalto (Co), siempre que no se encuentre mezclado con otros metales y elementos, se mantendrá unida mediante enlaces metálicos.

Fuerzas de van der  Waals

Son fuerzas que estabilizan las uniones moelculares, son de tipo atractivas, lo que quiere decir que no ceden ni comparten sus electrones, no son enlaces covalente. Forman, entonces, un enlace químico no covalente en el que participan dos tipos de fuerzas o interacciones: las fuerzas de dispersión (que son fuerzas de atracción) y las fuerzas de repulsión entre las capas electrónicas de 2 átomos contiguos.

Las fuerzas de dispersión están caracterizadas por formar pequeños dipolos, aunque los átomos o moléculas no tengan gran polaridad, estas se pueden atraer por fuerzas intermoleculares aun que estén a grandes distancias. El hecho de que encontremos este dipolo transitorio genera que los átomos que se encuentran cercanos también se polaricen, de manera tal que se generan pequeñas fuerzas de atracción electrostática entre los dipolos que forman todos los átomos y son parte por ende de todas las moléculas.

A las de dispersión se oponen las fuerzas de repulsión electrostática, las cuales se encuentran entre las capas electrónicas de dos átomos contiguos.

A la fuerza de dispersión se le opone otra fuerza electrsotatica llamada fuerza de repulsión, la cual se encuentra entre las capas electrónicas de dos atomos contiguos. Lo que resulta de estas fuerzas opuestas, conocidas como fuerzas de repulsion, es una distancia mínima permitida entre los núcleos de dos átomos cercanos. Esta diistancia se conoce como radio de Van der Waals.

Esta tipo de enlace químico es muy importante en biología, porque es uno de los enlaces no covalentes que estabilizan la conformación de las proteínas.

En otras palabras, el enlace de Van der Waals es un tipo de enlace intermolecular en el que las moléculas polares se unen unas con otras por la existencia de dipolos.

Las interacciones dipolo-dipolo ocurren cuando moléculas con dipolos permanentes interactúan entre si, teniendo que orientarse los dipolos. A su vez son muy sensibles a la orientación, distancia y temperatura.

Las fuerzas de Van der Waals son el tipo de fuerza más débil de fuerza intermolecular queencontramos en la naturaleza ya que necesita un aporte energético de 0,1 a 35 kilojouls por mol para romper dicha enlace químico. Aun así no deja de ser importante pues lo encontramos en practicamente en todas las moléculas de tamaño considerable. Distinguimos tres clases de enlace de Van der Waals:

• Orientación: interacción dipolo permanente-dipolo permanente. Tienen lugar entre moléculas polares como el HCl (ácido clorhídrico) por ejemplo, produciéndose una atracción eléctrica entre polos opuestos de moléculas contiguas. Cuanto mayor sea la polaridad de la molécula, es decir, la diferencia de electronegatividad entre los átomos que la forman, más fuerte será la interacción entre ambas.

• Inducción: interacción dipolo permanente-dipolo inducido. Se produce entre una molécula polar y otra apolar o no polar. En este tipo de interacción, el dipolo permanente de la molécula polar provoca una deformación en la nube electrónica de la molécula apolar que se aproxima. Esto sucede porque el polo negativo de la molécula polar provoca el desplazamiento de los electrones de la molécula opuesta hacia el lado contrario y de esta forma aparece un dipolo. Así es como se establece una atracción eléctrica entre polos opuestos.

• Dispersión (Fuerzas de London): dipolo instantáneo-dipolo instantáneo. Es la única fuerza intermolecular que aparece entre moléculas apolares y está presente en todos los compuestos moleculares. Se produce por la aparición de una distribución asimétrica de la carga en una molécula, impulsado por el movimiento continuo de los electrones. Este fenómeno induce la aparición de un dipolo instantáneo en la molécula que se aproxima, estableciéndose una interacción muy débil e instantánea.

Puente de hidrógeno

El concepto se refiere a una clase de enlace que se produce a partir de la atracción existente en un átomo de hidrógeno y un átomo con carga negativa (téngase en cuenta que los átomos de hidrógenos son sinónimos de cationes o átomos con carga positiva). Dicha atracción se conoce como interacción dipolo-dipolo y vincula el polo positivo de una molécula con el polo negativo de otra. Es una atracción por diferencia de cargas entre un anión y un catión.

El puente de hidrógeno puede vincular distintas moléculas e incluso sectores diferentes de una misma molécula. El átomo de hidrógeno, que cuenta con carga positiva, se conoce como átomo donante, mientras que el átomo de oxígeno, flúor o nitrógeno es el átomo aceptor del enlace.

El átomo de hidrógeno es el puente o medio por el cual se unen moléculas entre sí, mediante un puente hidrógeno, valga la redundancia.

Algunas características y propiedades de los puente de hidrógeno son:

• Su efectividad se exponencia cuando se encuentra en un medio acuoso.
• De entre todo el conjunto de fuerzas intermoleculares que existen los puentes hidrógeno son los que mayor fuerza de atracción poseen ya que su fuerza puede alcanzar hasta los 155 KJ por mol. Aun asi son enlaces bastante transitorios, se crean y rompen todo el tiempo.
• Los átomos electronegativos que mayormente participan en el desarrollo y creación de puentes de hidrógeno son el flúor, el nitrógeno o el cloro.

Muchas de las particularidades de los puentes de hidrógeno se deben a la  fuerza de atracción que tienen la cual es comparable a los enlaces covalentes. Aun asi estos enlaces son faciles de romper y de crear a la vez. Debido a esta característica, las sustancias experimentan cambios en sus propiedades, pues los enlaces flexibles  pueden formarse y deformarse todo el tiempo.

Algunos de los ejemplos de puente de hidrógeno o enlaces por puente Hidrógeno serian:

• Ácido Clorhídrico =HCl
• Ácido Fluorhídrico = HF
• Ácido Sulfhídrico = H2F
• Agua = H2O
• Amoníaco = NH3

Propiedades de los enlaces químicos

La principal propiedad de los enlaces químicos es mantener unidos a los átomos formando diferentes moléculas. En los enlaces químicos encontramos propiedades físicas y químicas tales como de agregación, punto de fusión, punto de ebullición, solubilidad en el agua o en diferentes disolventes orgánicos, ademas tienen conductividad térmica y eléctrica. Las propiedades químicas de los enlaces químicos van a depender de los átomos que lo formen, pues dependiendo del tipo de atomos se darán distintas uniones químicas.

Ejemplos de enlaces químicos

Los enlaces químicos pueden ser tan importantes que llegan a ser vitales, como es el caso de los enlaces iónicos y covalentes que son por lo general considerados como enlaces fuertes y ademas cumplen un rol importantes en la estructura de las moléculas biológicas como el ADN y las proteínas. Hay dos tipos de enlaces, o mejor dicho fuerzas de atraccion, débiles vistos a menudo en biología que son los puentes de hidrógeno y las fuerzas de Van der Waals.

Podemos encontrar ejemplos a nivel molecular como a nivel orgánico. A nivel molecular encontramos la sal de mesa, claro ejemplo de enlace ionico, también encontramos moléculas como el mismo oxigeno que esta formado por dos átomos de oxigeno el cual es un ejemplo de enlace covalente. En cuanto a los enlaces metálicos encontramos el oro, la plata, el bronce que se forma por uniones metálicas fuertes y covalentes. A nivel orgánico tenemos todas estas uniones combinadas para formar todas las funciones e interacciones que hacen posible la vida del organismo así sea de una planta como de un animal.